DE3401775C2 - Hydrostatische Einrichtung mit einer einstellbaren Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Einrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Dem Prinzip der Bedarfsstromregelung ("load sensing") entsprechend muß der federseitige Steuerdruckraum des Bedarfsstromregelventils von dem Druck beaufschlagt werden, mit dem der jeweils von der Pumpe beaufschlagte Verbraucher beaufschlagt ist. Kann die Pumpe wahlweise zu einem von mehreren Verbrauchern fördern, wie dies in der DE-OS 21 59 766 beschrieben ist, so muß dafür gesorgt werden, daß der federseitige Steuerdruckraum des Bedarfsstromregelventils tatsächlich immer mit der Leitung verbunden ist, die jeweils zum beaufschlagten Verbraucher führt. Es muß aber auch vermieden werden, daß über die zu diesem Steuerdruckraum des Bedarfsstromregelventils führende Leitung ein Austausch von Druckmittel zwischen den zu verschiedenen Verbrauchern bzw. Verbrauchergruppen führenden Leitungen erfolgt. Dies geschieht mit Hilfe von Wechselventilen.

Die solcherart aufgebaute hydrostatische Einrichtung weist ausschließlich Verbraucher auf, die auf demselben Maximaldruck ausgelegt sind. Die Druckabsicherung der einzelnen Verbraucher erfolgt durch ein gemeinsames Druckbegrenzungsventil, welches auf der Druckseite der Pumpe angeordnet ist, und durch eine Vorrichtung zur Druckab­ schneidung, die bei Erreichen eines bestimmten Druckes das Fördervolumen der Pumpe so weit verringert, daß der Druck gerade aufrechterhalten wird. Die Vorrichtung zur Druckabschneidung hat gegenüber einem Druckbegrenzungsventil den Vorteil, daß nicht unnötig Druckmittel abfließt und somit Energie eingespart wird.

Mit der beschriebenen Einrichtung ist es nicht möglich, zwei Verbraucher oder Verbrauchergruppen mit unterschiedlichen Maximaldrücken abzusichern. Die DE 27 22 238 A1 und die DE 26 31 876 A1 zeigen den einzelnen Verbrauchern zugeordnete Druckbegrenzungsventile, es erfolgt jedoch keine Rückwirkung auf die Pumpe, so daß das Fördervolumen der Pumpe nicht vermindert werden kann und somit auch die Verluste nicht reduziert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bei einer Einrichtung der genannten Art mit geringem Aufwand sowohl zuverlässig erreicht wird, daß der federseitige Steuer­ druckraum des Bedarfsstromregelventils von dem jeweils maßgeblichen Druck beaufschlagt ist, wobei die Gefahr von Fehlverbindungen ausgeschaltet sein soll, als auch, daß darüber hinaus die Druckabschneidung für Verbraucher oder Verbraucher­ gruppen mit unterschiedlichen Grenzdrücken verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Durch die Anwendung eines Umschaltventils wird gesichert, daß jeweils die den höheren Druck führende Lastdruckmeldeleitung mit dem federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils verbunden ist und daß andererseits kein Druckmittel zu den jeweils nicht angesteuerten Verbrauchergruppen bzw. der jeweils nicht angesteuerten Verbrauchergruppe abfließen kann. Dabei ist insbesondere möglich, daß zwei Lastdruckmeldeleitungen je einem Verbraucher bzw. einer Verbrauchergruppe zugeordnet sind, die auf unterschiedlich hohen Maximaldruck ausgelegt sind, wobei dementsprechend an jede Lastdruckmeldeleitung ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist und diese beiden Druckbegrenzungsventile auf unterschiedlich hohe Grenzdrücke ausgelegt sind. Das Bedarfsstromregelventil ist zweckmäßigerweise als ein federbelastetes Dreianschluß/Zweistellungswegeventil ausgestaltet, dessen Federkraft auf das vorgesehene Druckgefälle an der Meßdrosselstelle, welches bei demjenigen Strom auftritt, der jeweils durch Einstellung der Drosselstelle angefordert wird, abgestimmt ist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand des in Form eines Schaltschemas dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Leitung 1 ist eine Saugleitung, die in einen drucklosen Speicherbehälter 2 führt. An die Leitung 1 ist der Saug­ anschluß einer Konstantpumpe 3 angeschlossen, an deren Druckanschluß eine Leitung 5 angeschlossen ist, die zu einem Filter 6 führt, an dessen Ausgang eine Leitung 7 angeschlossen ist, die zum Sauganschluß einer einstellbaren Pumpe 8 führt, deren Stellglied 9 mit einem als Differentialkolben ausgestalteten Stellkolben 10 ver­ bunden ist, vor dessen großer Stirnfläche ein Druckraum 11 gebildet ist und vor dessen kleiner Ringstirnfläche ein zweiter Druckraum 12 in einem Stellzylinder 13 gebildet ist. An den Druckanschluß der einstellbaren Pumpe 8 ist eine Förderleitung 14 angeschlossen.

An die Leitung 7 ist weiterhin eine Zweigleitung 15 ange­ schlossen, die zu einer Konstantpumpe 16 führt und an die weiterhin eine Konstantpumpe 17 angeschlossen ist. Die Pumpen 3, 8, 16 und 17 werden gemeinsam von der gleichen Primärenergiequelle angetrieben.

Die jeweilige Einstellage des Stellgliedes 9 der einstell­ baren Pumpe 8 wird über eine mechanische Mitnahme 18 auf das Leistungssteuerventil 19 übertragen.

An die Förderleitung 14 der einstellbaren Pumpe 8 ist außerhalb des in der Zeichnung dargestellten Bereichs mindestens ein Verbraucher hydraulischer Energie ange­ schlossen.

An die Förderleitung 20 der Konstantpumpe 16 ist außer­ halb des in der Zeichnung dargestellten Bereiches ein weiterer Verbraucher, beispielsweise bei einem Bagger der Schwenkwerkmotor, angeschlossen und an die Förder­ leitung 21 der Konstantpumpe 17 ist ein weiterer Ver­ braucher angeschlossen, vorzugsweise ein Verbraucher von Hilfsenergie wie eine Steuereinrichtung.

An die Förderleitung 14 der einstellbaren Pumpe 8 ist eine Steuerdruckleitung 22 angeschlossen, von der aus eine Zweigleitung 23 abzweigt. Von dieser zweigt eine Zweigleitung 24 ab, die zu einem Eingangsanschluß des als Dreianschluß/Zweistellungswegeventil ausge­ stalteten Steuerventils 19 führt. Eine weitere Zweig­ leitung 25, die von der Leitung 23 ausgeht, führt zu einem Eingang des ebenfalls als Dreianschluß/Zwei­ stellungswegeventil ausgestalteten Bedarfsstromregel­ ventils 26 ("load-sensing-Ventil"). Zu dem der Feder gegenüberliegenden Steuerdruckraum dieses Bedarfsstromregelventils 26 führt eine Zweigleitung 27, die ebenfalls von der Zweiglleitung 23 abzweigt. Die Feder dieses Bedarfsstromregelventils 26 ist auf ein Druckgefälle von beispielsweise 15 bar ausgelegt und zu dem feder­ seitigen Steuerdruckraum dieses Bedarfsstromregelventils 26 führt eine Lastmeldesignalleitung 28, in der jeweils der Druck vor dem von der einstellbaren Pumpe 8 beaufschlagten Verbraucher ansteht.

An die Steuerdruckleitung 22 ist ein Eingang eines druck­ abhängig umschaltenden Wechselventils 29 angeschlossen, an dessen zweiten Eingang die Leitung 30 angeschlossen ist, die mit der Förderleitung 21 der Pumpe 17 in Ver­ bindung steht. An den Ausgang dieses Wechselventils 29 ist eine Steuerdruckleitung 31 angeschlossen, die mit dem kolbenstangenseitigen Druckraum 12 des Stellzylinders 13 verbunden ist. Mit dem kolbenseitigen Druckraum 11 dieses Stellzylinders ist eine Steuerdruckleitung 32 verbunden, die über eine Überbrückungsleitung 33 und eine Steuerdruck­ leitung 34 zu der Leitung 35 führt, die von dem Leistungs­ steuerventil 19 zu dem Zusatzventil 36 führt, welches als federbelastetes Zweianschluß/Zweistellungswegeventil ausgestaltet ist, dessen Federseite durch eine Entlastungs­ leitung 37 mit dem drucklosen Behälter 2 verbunden ist und dessen der Feder gegenüberliegender Steuerdruckraum durch eine Steuerdruckleitung 38 mit der Leitung 7 ver­ bunden ist. Dabei ist die Feder derart ausgelegt, daß dann, wenn der Druck in der Leitung 7 größer als ein vorbe­ stimmter Wert von beispielsweise 0,7 bar ist, das Zusatz­ ventil 36 sperrt, während dann, wenn in der Leitung 7 der Druck unter diesen vorbestimmten Grenzwert absinkt, das Zusatzventil 36 die Leitung 35 mit der Leitung 39 ver­ bindet, die ihrerseits an die Steuerdruckleitung 31 und damit an den kolbenstangenseitigen Druckraum 12 des Stellzylinders 13 angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise dieses Zusatzventils 36 ist also derart, daß dann, wenn der Druck in der Leitung 7 und damit am Anschluß der einstellbaren Pumpe 8 unter den vorgegebenen Grenzwert, beispielsweise 0,7 bar, sinkt, durch das Zusatz­ ventil 36 die beiden Druckräume 11 und 12 im Stell­ zylinder 13 miteinander verbunden werden, so daß die ein­ stellbare Pumpe 8 in die Nullhublage eingestellt wird.

Die Förderleitung 14 führt außerhalb des in der Zeichnung dargestellten Bereiches zu einem Steuergerätsystem, durch das willkürlich eine von mehreren Leitungen, von denen jede zu einem Verbraucher hydraulischer Energie führt, mit der Förderleitung 14 verbunden werden kann. Die Leitung 40 ist die Lastdruckmeldeleitung, die einem dieser Verbraucher zugeordnet ist und die Leitung 41 ist Lastdruckmeldeleitung, die dem anderen Verbraucher zugeordnet ist. Dabei ist der Verbraucher, dem die Lastdruckmeldeleitung 40 zugeordnet ist, für ein Druckniveau mit einem bestimmten maximalen Druck von beispielsweise 400 bar ausgelegt. Der Druck in dieser Lastdruckmeldeleitung 40 wird durch ein Druckbe­ grenzungsventil 42 begrenzt, welches auf einen Druck ein­ gestellt ist, der in einem bestimmten Sicherheitsabstand unterhalb des Maximaldruckes des zugeordneten Verbrauchers liegt, wobei der Druck in der in der Zeichnung nicht mehr dargestellten, von dem Steuersystem zu dem Verbraucher führenden Leitung durch den Verbraucher bestimmt wird und entsprechend dem durch die Meßdrosselstelle des Be­ darfsstromregelsystems vorgegebenen Druckgefälle unter dem Druck liegt, der in der Förderleitung 14 herrscht.

In ebensolcher Weise ist die Leitung 41 die Lastdruck­ meldeleitung, die an die zu einem zweiten Verbraucher führende Leitung angeschlossen ist, wobei dieser zweite Verbraucher ebenfalls für einen bestimmten Maximaldruck ausgelegt ist, wobei jedoch der Maximaldruckwert für diesen zweiten Verbraucher niedriger ist als der Maximal­ druck des der Lastdruckmeldeleitung 40 zugeordneten Verbrauchers, beispielsweise ist der der Lastdruckmelde­ leitung 41 zugeordnete Verbraucher auf einen maximalen Druck von 350 bar ausgelegt. Der Druck in der Lastdruck­ meldeleitung 41 wird durch das Druckbegrenzungsventil 43 begrenzt, wobei der Grenzdruck, auf den dieses Druckbe­ grenzungsventil 43 ausgelegt ist, ebenfalls um einen be­ stimmten Sicherheitsabstand tiefer liegt als der Maximal­ druck des der Lastdruckmeldeleitung 41 zugeordneten Ver­ brauchers. Bei Öffnen eines der Druckbegrenzungsventile 42 oder 43 wird durch das jeweils geöffnete Druckbegrenzungsventil 42 oder 43 Druck aus diesem in eine Ablaufleitung 44 abgelassen, die zu dem drucklosen Behälter 2 führt.

Der Druck, der an dem jeweils von der einstellbaren Pumpe 8 beaufschlagten Verbraucher ansteht, soll über die Last­ meldesignalleitung 28 auf den federseitigen Druckraum des Bedarfs­ stromregelventils 26 wirken. Zu diesem Zweck sind die beiden Lastdruckmeldeleitungen 40 und 41 an je einen Eingangs­ anschluß eines druckabhängig umschaltenden Umsteuerventils (Umschaltventil) 45 angeschlossen, an dessen Ausgang die Lastmeldesignal­ leitung 28 angeschlossen ist, die an den federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 angeschlossen ist.

Auf den federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 wirkt also der an dem Verbraucher tatsächlich anstehende Lastdruck, während auf den entgegengesetzten Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 der in der Förderleitung 14 anstehende Druck wirkt, der um soviel höher ist als der am Verbraucher anstehende und damit in der jeweils zuge­ ordneten Lastdruckmeldeleitung 41 beziehungsweise 40 an­ stehende Druck, wie durch die Meßdrosselstelle und die Auslegung des Bedarfsstromregelsystems vorgegeben. Anderer­ seits ist durch die Druckbegrenzungsventile 42 und 43 der Druck in den Lastdruckmeldeleitungen 40 und 41 begrenzt. Steigt die Belastung des jeweils von der Pumpe 8 beaufschlagten Verbrauchers, so steigt damit sowohl einerseits der Druck in der zugeordneten Lastdruckmeldeleitung 40 beziehungsweise 41 als auch der Druck in der Förderleitung 14. Das gilt bis zum Erreichen des Grenzdrucks in dem jeweils zugeordneten Druckbegrenzungsventil 42 beziehungsweise 43. Wird dieser Grenzdruck erreicht, steigt der Druck in der Lastdruck­ meldeleitung 40 oder 41 und damit 28 und damit im feder­ seitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils 26 nicht weiter an, wohl aber steigt der Druck in der Förderlei­ tung 14 und damit in der Zweigleitung 27 weiter an. Mit der Folge, daß der Schieber des Bedarfsstromregelventils 26 derart verschoben wird, daß dieser die Zweigleitung 25 mit der von dem Leistungssteuerventil 19 ausgehenden Leitung ver­ bindet mit der Folge, daß die Einstellung der einstellbaren Pumpe 8 in Richtung auf die Nullhublage verändert wird.

Das Leistungssteuerventil 19 soll die der Primärenergiequelle abgenommene Leistung begrenzen und verhindern, daß die Primärenergiequelle überbelastet wird und soll zu diesem Zweck sowohl den Druck in der Förderleitung 14 der einstellbaren Pumpe als auch den Druck in der Förder­ leitung 20 der Konstantpumpe 16 berücksichtigen. Deshalb ist ein Steuerdruckraum des Leistungssteuerventils 19 über die Steuerdruckleitung 46 an die Steuerdruckleitung 31 angeschlossen, während der zweite Steuerdruckraum des Leistungssteuer­ ventils 19 über die Steuerdruckleitung 47 an die Förder­ leitung 20 der Konstantpumpe 16 angeschlossen ist. Steigt die Summe der Förderdrücke, so wird durch das Leistungs­ steuerventil 19 eine Verbindung zwischen den Leitungen 14, 22, 23, 24 und der Leitung 35 hergestellt mit der Folge, daß beide Druckräume in dem Stellzylinder 13 mit gleichem Druck beaufschlagt sind und in Folge der kleineren auf der Kolbenstangenseite des Stellkolbens 10 wirkenden Kraft die einstellbare Pumpe 8 auf kleineres Hubvolumen pro Um­ drehung gestellt wird. Da durch die Druckbegrenzungs­ ventile 42 und 43 nicht der in der zum jeweiligen Ver­ braucher führenden Leitung geführte Strom abgelassen zu werden braucht sondern nur die jeweiligen Lastdruckmelde­ leitungen 40 beziehungsweise 41 entlastet zu werden brauchen, können die Druckbegrenzungsventile 42 und 43 sehr klein sein. Trotzdem wird eine Druckabschneide-Wirkung erzielt, da bei Erreichen des Grenzdruckes vor dem Verbraucher mittels des Bedarfsstromregelventiles 26 die Pumpe 8 auf kleinere Hubvolumen eingestellt und dadurch ein weiterer Druckanstieg verhindert wird.

Um zu verhindern, daß in der Leitung 7 ein unzulässig hoher Druck entsteht, ist an diese eine Leitung 49 angeschlossen, die zu einem Überdruckventil 50 führt, dessen Ausgang wiederum an die Leitung 1 angeschlossen ist. Weiterhin ist parallel zu dem Filter 6 eine Um­ gehungsleitung 51 geschaltet, in der ein Rücklaufsperr­ ventil 52 angeordnet ist.

Die Konstantpumpe 3 sowie die einstellbare Pumpe 8 mit deren Stelleinrichtung 10 bis 13 und die Konstant­ pumpe 16, sowie der Filter 6 und die Leitungen und Ventile 49 bis 52 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 53 angeordnet, während 4 die Ventile 26, 19 und das Zusatz­ ventil 36 sowie die Druckbegrenzungsventile 42 und 43 in einem gemeinsamen Gehäuse 54 angeordnet sind, welches an das Gehäuse 53 angeflanscht ist. Die Pumpe 17 ist in einem weiteren Gehäuse 55 angeordnet, welches ebenfalls an das Gehäuse 53 angeflanscht ist, derart, daß die Pumpen 3, 8, 16 und 17 von der gleichen in der Zeichnung nicht dargestellten Eingangswelle aus an­ getrieben werden. Dabei können die Pumpen 8 und 16 als eine Doppelpumpe mit gemeinsamer Zylindertrommel aus­ gestaltet sein.

Das druckabhängig umschaltende Wechselventil 29 ist in einem Gehäuse 56 angeordnet und das druckabhängig um­ schaltende Ventil 45 ist in einem Gehäuse 57 angeordnet. Die beiden Gehäuse 56 und 57 sind an das Gehäuse 57 derart angeflanscht, daß jeweils die sinngemäß zugeordneten An­ schlüsse aneinander anschließen.

Claims (1)

1. Hydrostatische Einrichtung mit mehreren Verbrauchern und einer einstellbaren Pumpe, deren Stellglied mit einem in einem Stellzylinder verschiebbaren Stellkolben verbunden ist, wobei der Druckraum des Stellzylinders mit einem druckgesteuerten, federbe­ lasteten Bedarfsstromregelventil verbunden ist, das einen der Feder gegenüber­ liegenden, vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagten Druckraum aufweist und einen federseitigen, zum Anschluß an eine Lastdruckmeldeleitung vorgesehenen Druckraum, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Pumpe wahlweise zu einem von zwei Verbrauchern oder Verbrauchergruppen fördert, die für unterschiedlich hohe Maximal­ drücke ausgelegt sind und in deren zugeordneten Lastdruckmeldeleitungen (40, 41) zur Druckabschneidung jeweils ein auf den individuellen Maximaldruck abgestimmtes Druckbegrenzungsventil (43, 42) angeordnet ist, wobei die beiden je einem Verbraucher bzw. einer Verbrauchergruppe zugeordneten Lastdruckmeldeleitungen (40, 41) stromauf den Druckbegrenzungsventilen (43, 42) an ein druckabhängig umschaltendes Umschaltventil (45) angeschlossen sind, dessen Ausgang mit dem federseitigen Druckraum des Bedarfsstromregelventils (26) verbunden ist.